JP2006293138A - 画像形成装置 - Google Patents

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出 堀内
Kenji Hiromatsu
憲司 広松
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高広 後路
Keizo Isemura
圭三 伊勢村
Tomohiro Tamaoki
智広 玉置
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Abstract

【課題】 マルチCPU制御のディジタル複写機などで、カラー/白黒などのモード切替えにより紙送り速度を動作途中で切り替えるシステムにおいて、速度切替えのための停止のないスムーズな動作をすることが出来る画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数のCPU、すなわち中央処理装置で連携して、紙送り制御する画像形成装置において、紙送りのための少なくとも1つ以上の駆動手段と、第1のCPUと、第1のCPUによりパルス幅を制御される第1のタイマーと、第2のCPUと、第2のCPUに出力パルスを入力する第2のタイマーとを有し、第1のタイマーのパルス数を、第2のタイマーによりカウントして、第2のタイマー出力を元に、少なくとも1つ以上の駆動手段の制御パルスを発生すると共に、画像形成装置の動作中に、第1のCPUにより第1のタイマーのパルス幅を可変することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、白黒/カラーなど複数のモードを持つ複写機(画像形成装置)において、停止せずにモード間の切替えをスムーズにするためのマルチCPUによる紙送り制御に関する。
従来、複写機などのシステムで、1つのCPU、及びIOポート機能を持つICなどとの組み合わせで、紙送り用の複数のモーターを駆動していた。また、高機能なシステムにおいては、マルチCPU構成で、より多くのモーターを駆動していた。しかしながら、白黒/カラーの切替えなどで、システム全体の周波数を切り替える場合、その同期が困難であった。この問題を解決する手段として、例えば、各スレーブCPU用の基準クロックをマスターから供給して、スレーブCPUに接続されるモーターなどの負荷を、供給クロックの周波数の可変によって速度制御する方法が考えられていた(例えば、特許文献1参照。)。
図7は、その構成を示し、メインCPU701は、発信子702でクロック周波数を得て、タイマー703を制御して、スレーブとなるCPU1 711、CPU2 721に基準クロック信号を与える。CPU1 711、CPU2 721は、それぞれ、モーター1 714、モーター724を駆動しているため、基準クロックに比例してモーター速度を可変することができる。また、画像形成装置内の各部のスイッチに関して、異常状態も含め、常に監視できる方が制御が容易である。そのため、モーター動作に関わらず基準クロックを入力しているメインCPU701に、スイッチを接続する構成を取る可能性が高い。
特開平9−146896号公報
しかしながら、上記、従来例では、モーター停止のために、スレーブCPUの基準クロックをストップすることで、スレーブCPU自体が停止するため、スイッチの検知など停止して欲しくないタスクは、スレーブCPUに持たせることが出来なかった。
マルチCPU構成にする場合、機能として関連性の高く、かつ空間的な配置が近い部材の制御、監視は、同一のスレーブCPUで扱いたい要望がある。また、放射ノイズ的な観点からも、スレーブCPUごとに独立のクロックを持って、CPU基準信号のような高速クロックを基板間でやり取りせずに同様か、それ以上の効果を持つ構成が望まれる。
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、マルチCPU制御のディジタル複写機などで、カラー/白黒などのモード切替えにより紙送り速度を動作途中で切り替えるシステムにおいて、速度切替えのための停止のないスムーズな動作をすることが出来る画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明では、複数のCPU(中央処理装置)で連携して、給送り制御する画像形成装置において、紙送りのための少なくとも1つ以上の駆動手段と、第1のCPUと、第1のCPUによりパルス幅を制御される第1のタイマーと、第2のCPUと、第2のCPUに出力パルスを入力する第2のタイマーとを有し、第1のタイマーのパルス数を、第2のタイマーによりカウントして、第2のタイマー出力を元に、少なくとも1つ以上の駆動手段の制御パルスを発生すると共に、画像形成装置の動作中に、第1のCPUにより第1のタイマーのパルス幅を可変する。
第2のタイマー出力を、駆動手段を制御する第2のCPUに伝達する方法として、第2のCPUの割り込み信号入力に接続する。または、第2のCPUにより制御されるDMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)手段の起動信号入力に接続する。または、第2のCPUのポート入力に接続する。CPUの資源などの条件に応じて、どれか、または、複数を組み合わせて、実施する。
画像形成装置の動作速度を、動作中に切り替えるため、第1のタイマーの周波数を、少なくとも2つ以上から選択できるよう構成する。
また、駆動対象が、ステッピング・モーターの場合、脱調を回避するため、複数の周波数のうち、第1の周波数から、第2の周波数への切替えを、間の周波数を経て、緩やかに切り替える。
また、周波数切替えを、紙の移動と共に切り替えられるよう、第2のタイマーに入力する第1のタイマーの出力の周波数を、連続して送られる第1の紙と第2の紙の位置関係に基づいて切り替える。
また、異常検知などのためには、第2のCPUに付随するセンサーは、モーター動作に関わらず、検知可能にするため、第1のCPUと、第2のCPUは、互いの情報を伝達する通信手段と、第2のCPUが紙の位置関係を把握する第1の検知手段を有し、第2のCPUが第1のCPUに第1の検知手段の情報を通信して、その情報に基づいて、第1のタイマーの出力周波数を切り替えるタイミングを決定する。
また、第1のCPUと第2のCPUの組み合わせが、1つの画像処理装置において、複数組、使用しても良い。また、第1のCPUをマスターとして、第2のCPU相当をスレーブとして、複数、使用しても良い。また、第1の組の第2のCPUと、第2の組の第1のCPUを同一にして、CPU同士を直列に、接続しても良い。
請求項1記載の発明によれば、複雑な加減速を伴う駆動方法でも、第2のCPUが制御すれば、第1のCPUにより、容易にシステム全体の速度制御を可能とする。また、第2のCPUにより、駆動手段の速度によらず、他のタスクも実行可能である。
請求項2記載の発明によれば、ソフト的に独立した他のタスクが実行中であっても、ステッピング・モーターの駆動パルスの波形変化を制御できる。
請求項3記載の発明によれば、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)を予め設定すれば、第2のタイマーに素早く反応して、RAMのテーブルから、駆動波形の出力ポートに、バス転送でステッピング・モーターの駆動パルスを制御できる。
請求項4記載の発明によれば、ポート入力をポーリングすることで、割り込み入力や、DMAの資源を必要としない構成が実現できる。また、割り込み処理のような、スタックの退避などのオーバーヘッドの処理を必要としないメリットがある。
請求項5記載の発明によれば、複数の画像形成装置の動作速度に対応して、切り替えることが可能である。
請求項6記載の発明によれば、画像形成装置の動作中の速度切替えにおいて、脱調が起きないように、制御することが可能である。
請求項7記載の発明によれば、紙の位置との関連で、駆動するために、画像形成装置に並列して処理中の紙ごとに、動作速度を設定することが可能である。
請求項8記載の発明によれば、画像形成装置の速度切替えのタイミングを、画像形成に関わる紙送り制御において、紙間で速度変更するよう制御することができる。
請求項9、10、11記載の発明によれば、本発明のCPUの構成を、複雑な階層関係を持たせて、連携させ、紙の搬送経路が複雑な大型の画像形成装置であっても、容易に全体の並列処理を可能とする。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
[第1の実施例]
以下、本発明の第1の実施例を説明する。図1は、本発明のメカ構成図で、1つの感光体を有する1ドラム系のカラー複写機であり、さらに、単色のプリントも可能とする。以下、図1を用いて、このカラー複写装置を構成するカラー画像読み取り装置(以下「カラースキャナー」という。)1、及びカラー画像記録装置(以下「カラープリンター」という。)2の概略について説明する。
上記カラースキャナー1は、原稿3の画像を照明ランプ4、ミラー群5、及びレンズ6を介してカラーセンサー7に結像して、原稿のカラー画像情報を、例えばブルー(Blue、以下Bという)、グリーン(Green、以下Gという)、レッド(Red、以下Rという)の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。そして、このカラースキャナー1で得たB、G、Rの色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理部(図示なし)で色変換処理を行ない、ブラック(以下、Bkという)、シアン(Cyan、以下Cという)、マゼンタ(Magenta、以下Mという)、イエロー(Yellow、以下Yという)のカラー画像データを得る。また、画像処理部における色判定の結果、彩度のない原稿であると判定した場合、白黒プリント・モードにより高速にコピー動作するための自動判別機能も持つ。
上記カラープリンター2では、その書き込み光学ユニット10で、カラースキャナー1からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書き込みを行ない、像担持体としての感光体9に静電潜像を形成する。この感光体9は、矢印の如く時計回転し、その回りには、感光体クリーニングユニット(クリーニング前除電器を含む)41、帯電器8、また、感光体9の周囲には、M現像器11M、C現像器11C、Y現像器11Y、Bk現像器11Kが回転体に保持された回転現像器11があり、この回転現像器11が所定の色トナーで画像形成するために回転し、感光体9へ所定の色の現像器が接するように回転制御される。また、中間転写体としての中間転写ベルト31、及び第1の転写手段としての第1転写バイアスローラ44、図示していない駆動モーターにより中間転写ベルト31を駆動する駆動ローラー43と、従動ローラー群45、46に張架されている。
用紙1枚の片面コピー動作に対して、カラー動作においては、M、Y、C、K分の4回の転写動作をするが、白黒モードにおいては、ただ1回の転写動作で済む。
上記それぞれの作像系における各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体9の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げ・撹拌するために回転する現像パドルなどで構成されている。
また、第2転写バイアスローラ40は、中間転写ベルト31の従動ローラー46に対向する位置に配置され、中間転写ベルト31に対して離接可能に駆動する離接機構が設けられている。
また、中間転写ベルト31の表面で従動ローラー43に対向する所定位置に、ベルトクリーニングユニット42が設けられている。このベルトクリーニングユニット42の接離動作タイミングは、プリントスタートから最終色の画像後端部のベルト転写が終了するまではベルト面から離間させておき、そして、その後の所定のタイミングに、接離機構(図示しない)によってベルト面に接触させてクリーニングを行う。
次に、本実施例の紙搬送について説明する。図示せぬクラッチにより、離間動作可能な給紙ローラー13は、用紙12先端を圧接することで、給紙ローラー14に送る。スイッチ15は、給紙ローラー13、14の起動タイミングとスイッチのONタイミングを比較して、動作異常を検知する。給紙ローラー16は、さらに垂直方向に紙を搬送する。スイッチ17は、紙先端を検知して、動作異常を検知する。また、スイッチ37は、ローラー18、20の転写系が先行する用紙により占有状態にあれば、給紙ローラー13、14、16をスイッチONから所定のタイミングで停止して、正確な位置で待機するタイミングを取る役割をする。
ローラー18へは、直前の分岐において、図示せぬクラッチにより、給紙系ローラー16、または、反転給紙系ローラー30から選択されて、用紙が供給される。スイッチ19は、紙送りの動作異常の検知をする。ローラー20は、第2転写バイアスローラ40へ紙搬送するが、スイッチ19がONしてから、所定のタイミングで一時停止して、中間転写ベルト31の一連の転写動作が完了して、2次転写可能な状態を受けて、再起動する。2次転写後、定着ローラー21は、熱、及び圧力により、カラー、または、白黒のトナー像を用紙に固定する。
片面コピー動作において、排紙ローラー22、23、25により、排紙トレー26に、排紙され、積み重ねられる。ローラー23、25の間で、スイッチ24が、異常動作を検知する。両面コピー動作においては、用紙の後端が、ローラー23の直前の分岐を過ぎた後、逆回転を開始する。連動して、分岐の図示せぬクラッチが、用紙を再給紙搬送系のローラー27に送る。さらに、ローラー28、30は、ローラー18まで紙搬送する。ローラー28と30の間のスイッチ29は、異常検知する。また、転写系ローラー18、20の占有状態により、スイッチ29のONから、所定のタイミングでローラー28、30を停止して、給紙の待ち状態に入り、適切なタイミングで、転写系ローラーに用紙を送る役割をする。
図2は、本実施例の電気回路のブロック図を示す。CPU201は、本実施例の装置全体の動作モードを制御するマスターCPUとして機能する。発信器202を基準クロックとして動作して、シリアル・モジュール203を介して、複数のスレーブCPUにコマンドを送信する。また、タイマー204を制御して、装置全体の動作タイミングを適切に制御する。
CPU1 211は、スレーブCPUで、モーター用コネクタ1 215を介して、図1におけるローラー21、22、23、25、27、28、30を制御するモーターを駆動する。また、発振子212を基準クロックとして動作する。また、スイッチ用コネクタ1 216を介して、図1におけるスイッチ24、29を監視する。また、シリアル1 213によりCPU201とシリアル通信する。通信において、上記各モーターの駆動開始、停止コマンド、及びスイッチ状態の問い合わせコマンドを受信し、スイッチ状態や、異常状態のステータスを送信する。また、タイマー1 214は、タイマー204からのパルスを、CPU1 211により予め設定された数だけカウントするごとに、パルスを発生して、CPU1 211の割り込みポートに入力する。CPU1 211は、排紙、及び用紙反転、反転給紙などの複数のタスクを並列処理するが、各モーターのパルス出力を割り込みによって実行する。
CPU2 221は、スレーブCPUで、モーター用コネクタ2 225を介して、図1におけるローラー18、20、43、及び感光体9、現像器11を制御するモーターを駆動する。また、発振子222を基準クロックとして動作する。また、スイッチ用コネクタ2 226を介して、図1におけるスイッチ19を監視する。また、シリアル2 223によりCPU201とシリアル通信する。通信において、モーターの駆動開始、停止コマンド、及びスイッチ状態の問い合わせコマンドを受信し、スイッチ状態や、異常状態のステータスを送信する。また、タイマー2 224は、タイマー204からのパルスを、CPU2 221により予め設定された数だけカウントするごとに、パルスを発生して、CPU2 221に内蔵するDMAの起動用入力ポートに入力する。DMAにより、CPU2 221に内蔵するROMに予め用意したテーブル・データを各モーターの出力パルス・パターンとして出力する。
図8は、1枚のカラー・コピーと、1枚の白黒コピーが連続動作するケースの、時間とモーターの回転速度の関係を示す。本実施例のハードによれば、(a)(b)(c)のどれも、実施が可能である。カラー・モードにおいて、4回の転写を要するため、(a)では白黒モードの1/4の転写スピードになる。これに対して、少しでも速度アップするために、タイマー204のクロック周波数を20%高速化した制御が(b)である。本発明では、さらに、モード切替えによる速度変化を停止動作を挟まずに、カラー・モードの定常速度ωbから、白黒モードの定常速度ωaに滑らかに遷移することで、カラー/白黒混在におけるトータルの転写速度を向上している。
CPU3 241は、スレーブCPUで、モーター用コネクタ3 245を介して、図1におけるローラー13、14、16を制御するモーターを駆動する。また、発振子242を基準クロックとして動作する。また、スイッチ用コネクタ3 246を介して、図1におけるスイッチ15、17を監視する。また、シリアル3 243によりCPU201とシリアル通信する。通信において、モーターの駆動開始、停止コマンド、及びスイッチ状態の問い合わせコマンドを受信し、スイッチ状態や、異常状態のステータスを送信する。また、タイマー3 244は、タイマー204からのパルスを、CPU3 241により予め設定された数だけカウントするごとに、パルスを発生して、CPU3 241の入力ポートに入力する。CPU3 241のメイン・ループにおいて、毎回ポートをポーリングして、各モーターの出力パルス・パターンを出力する。
図9は、給紙中に、カラー・モードから、白黒モードに遷移したケースを示す。本実施例のハードによれば、(a)(b)両方の制御が可能である。(a)は、一度、停止動作を入れて、モードの遷移をしている。本実施例は本発明の利点を生かし、カラー・モードの等速状態ωcから白黒モードの等速状態ωdへ滑らかに遷移することで、トータルの給紙時間を短縮する(b)の制御を実施している。白黒モードでは、カラー・モードより転写が速く完了するため、カラー・モードから白黒モードへの遷移の時、特に時間短縮効果が大きい。
なお、本実施例において、カラー・モードは、白黒モードより遅い給紙スピードに設定して、平均的な省電力、静音化を図っている。また、モード切替えの遷移時において、図4に示すように、タイマー204の出力周波数に比例しながら、タイマー3 244の周波数も緩やかに変化して、給紙系のモーターの脱調を回避して速度を可変している。また、図6は、カラー・モードから、白黒モードへ切り替えた時、スイッチ19が、紙後端を検知してから、所定時間後に、タイマー3のスピードを切り替えていることを示す。斜線部分が高い周波数から、低い周波数へ緩やかに遷移する期間を示している。効率良く紙搬送するため、スイッチ状態の監視により、用紙と用紙の間を最適になるよう制御している。
また、本実施例において、各部のスイッチは、空間的に近いスイッチ、モーターどうしは、機能的にも関連が深い可能性が高く、スレーブCPUを近い場所に配置して、そのポートに接続する構成を採用している。そのため、検知用のスイッチからメインCPUへの配線を最小限にして、製造時の組み立て性や、サービス、保守性も向上している。
[第2の実施例]
本発明の第2の実施例は、第1の実施例に、給紙カセットを拡張した例を示す。図5は、本実施例の断面図を示し、以下に、図1の断面図との違いである追加部分を説明する。
図示せぬクラッチにより、離間動作可能な給紙ローラー33は、用紙32先端を圧接することで、給紙ローラー34に送る。スイッチ35は、給紙ローラー33、34の起動タイミングとスイッチのONタイミングを比較して、動作異常を検知する。給紙ローラー36は、さらに垂直方向に紙を搬送する。スイッチ37は、紙先端を検知して、動作異常を検知する。また、スイッチ37は、ローラー16の給紙系が先行する用紙により占有状態にあれば、給紙ローラー33、34、36をスイッチONから所定のタイミングで停止して、正確な位置で待機するタイミングを取る役割をする。
図3に、本実施例の電気回路のブロック図を示す。本実施例において、給紙カセット部分を制御する電子回路が追加されているので、以下、追加部分のみを説明する。
CPU4 231は、スレーブCPUで、モーター用コネクタ4 235を介して、図5におけるローラー33、34、36を制御するモーターを駆動する。また、発振子232を基準クロックとして動作する。また、スイッチ用コネクタ4 236を介して、図5におけるスイッチ35、37を監視する。また、シリアル4 233によりCPU3 241とシリアル通信する。通信において、モーターの駆動開始、停止コマンド、及びスイッチ状態の問い合わせコマンドを受信し、スイッチ状態や、異常状態のステータスを送信する。また、タイマー4 234は、タイマー3 244からのパルスを、CPU4 231により予め設定された数だけカウントするごとに、パルスを発生して、CPU4 231の入力ポートに入力する。CPU4 231のメイン・ループにおいて、毎回ポートをポーリングして、各モーターの出力パルス・パターンを出力する。本実施例においては、タイマー3 244は、タイマー204から受けた信号を、そのまま、タイマー4に渡す構成としている。
同様にして、複数の給紙部を拡張していくことができる。
実施例1のメカ構成を示す断面図である。 実施例1の電子回路構成を示すブロック図である。 実施例2の電子回路構成を示すブロック図である。 実施例1の周波数切替え時のタイミング図である。 実施例2のメカ構成を示す断面図である。 実施例1のスイッチとの関連を示すタイミング図である。 従来例の電子回路構成を示すブロック図である。 実施例1のモーター回転速度のタイミング図である。 実施例1の速度切替え時のモーター回転速度のタイミング図である。
符号の説明
1 カラースキャナー
2 カラープリンター
3 原稿
4 照明ランプ
5 ミラー群
6 レンズ
7 カラーセンサー
8 帯電器
9 感光体
10 書き込み光学ユニット
11 回転現像器
11M M現像器
11C C現像器
11Y Y現像器
11K Bk現像器
12 用紙
13 給紙ローラー
14 給紙ローラー
15 スイッチ
16 給紙ローラー
17 スイッチ
18 ローラー
19 スイッチ
20 ローラー
21 定着ローラー
22、23、25 排紙ローラー
24 スイッチ
26 排紙トレー
27、28 ローラー
30 反転給紙系ローラー
31 中間転写ベルト
37 スイッチ
40 第2転写バイアスローラ
41 感光体クリーニングユニット
42 ベルトクリーニングユニット
43 駆動ローラー
44 第1転写バイアスローラ
45、46 従動ローラー

Claims (11)

  1. 複数のCPU、すなわち中央処理装置で連携して、紙送り制御する画像形成装置において、紙送りのための少なくとも1つ以上の駆動手段と、第1のCPUと、第1のCPUによりパルス幅を制御される第1のタイマーと、第2のCPUと、第2のCPUに出力パルスを入力する第2のタイマーとを有し、第1のタイマーのパルス数を、第2のタイマーによりカウントして、第2のタイマー出力を元に、少なくとも1つ以上の駆動手段の制御パルスを発生すると共に、画像形成装置の動作中に、第1のCPUにより第1のタイマーのパルス幅を可変することを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、第2のタイマー出力は、第2のCPUの割り込み信号入力に接続されていることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1に記載の画像形成装置において、第2のタイマー出力は、第2のCPUにより制御されるDMA、すなわちダイレクト・メモリ・アクセス手段の起動信号入力に接続されていることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1に記載の画像形成装置において、第2のタイマー出力は、第2のCPUのポート入力に接続されていることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1に記載の画像形成装置において、第1のタイマーの周波数を、少なくとも2つ以上から選択可能としたことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項5に記載の画像形成装置において、複数の周波数のうち、第1の周波数から、第2の周波数への切替えを、間の周波数を経て、緩やかに切り替えることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項5に記載の画像形成装置において、第2のタイマーに入力する第1のタイマーの出力の周波数を、連続して送られる第1の紙と第2の紙の位置関係に基づいて、切り替えることを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1に記載の画像形成装置において、第1のCPUと、第2のCPUは、互いの情報を伝達する通信手段と、第2のCPUが紙の位置関係を把握する第1の検知手段を有し、第2のCPUが第1のCPUに第1の検知手段の情報を通信して、その情報に基づいて、第1のタイマーの出力周波数を切り替えるタイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1の構成が、1つの画像形成装置内に複数組、存在することを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9に記載の画像形成装置において、第1の組の第1のCPUと、第2の組の第1のCPUが同一であることを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項9に記載の画像形成装置において、第1の組の第2のCPUと、第2の組の第1のCPUが同一であることを特徴とする画像形成装置。
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